JP2018190859A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の方法により製造される場合と比べて、リードフレームに実装された半導体素子とリードフレームの端子とのボンディングの作業性および接合性が向上されている半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】第１端子１ａおよび第２端子１ｂを含むリードフレーム１と、第１端子１ａおよび第２端子１ｂの少なくともいずれかに実装されている半導体素子２と、第１端子１ａと第２端子１ｂとを接続している少なくとも１つの第１接続部材４と、第１端子１ａと第２端子１ｂとを接続している少なくとも１つの第２接続部材３とを備える。少なくとも１つの第１接続部材４を構成する材料の電気伝導率は、少なくとも１つの第２接続部材３を構成する材料の電気伝導率と比べて低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、リードフレームを備える半導体装置およびその製造方法に関し、特にリードフレームの端子がワイヤボンディング等の加振される工程を経て他の端子または半導体素子と接続されている半導体装置およびその製造方法に関する。

従来の半導体装置におけるリードフレームの端子は、ワイヤボンディング等の加振される工程を経て、他の端子または当該他の端子上に実装されている半導体素子と接続されている。このような端子が加振される工程では、端子が必要以上に加振されると該端子とワイヤ等の接続部材との接合性が安定せず、また作業性が低下する。そのため、上記のような端子が加振される工程においてリードフレームを固定する技術が知られている。

従来のワイヤボンディング装置でリードフレームを固定する方法として、特開平６−２６０５２５号公報および特開平０８−１７２１０８号公報に記載されているように、フレーム押えを用いる方法がある。これらの方法では、フレーム押えはリードフレームにおいて各端子よりも外周側に位置する部分をワイヤボンド冶具に対し押圧する。

また、従来のワイヤボンディング装置でリードフレームを固定する方法として、特開昭６１−６７２３６号公報に記載されているように、バキュームチャックを用いる方法がある。

特開平６‐２６０５２５号公報 特開平８−１７２１０８号公報 特開昭６１−６７２３６号公報

近年、半導体素子やパワーモジュールの多機能化に伴い、リードフレームの形状や金属ワイヤの配線が複雑になってきている。

しかしながら、上記のような従来のリードフレームを固定する方法では、リードフレームの複数の端子の形状が上記の各半導体装置と比べて複雑化された半導体装置において、上記加振される工程での作業性および接合性を十分に向上できないという問題があった。

具体的には、特開平６‐２６０５２５号公報および特開平０８−１７２１０８号公報に記載の方法では、例えばフレーム押えにより押圧されるリードフレームの外周部から内周側に細く引き回された端子は、作業性および接合性の向上の観点において十分に固定され得ない。このような問題を解決するために、上記のような端子を新たなフレーム押えにより押圧することが考えられる。しかし、このような端子が多数配置されているリードフレームにおいて、該フレーム押えをワイヤボンディングツール等と干渉しないように配置することは困難である。

また、特開昭６１−６７２３６号公報に記載の方法では、吸着孔から離れるにつれてリードフレームを固定する力が小さくなるため、吸着孔から離れた位置にある端子は、作業性および接合性の向上の観点において十分に固定され得ない。このような問題を解決するために、ボンディングされる各端子の近くに、端子の寸法よりも小さい孔径を有する吸着孔が配置されたワイヤボンド冶具を用意することが考えられる。しかし、各リードフレームに応じたワイヤボンド冶具を用意することは、製造コストを高めることになる。

本発明の目的は、上述した従来の方法により製造される場合と比べて、リードフレームに実装された半導体素子とリードフレームの端子とのボンディングの作業性および接合性が向上されている半導体装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明に係る半導体装置は、第１端子および第２端子を含むリードフレームと、第１端子および第２端子の少なくともいずれかに実装されている半導体素子と、第１端子と第２端子とを接続している少なくとも１つの第１接続部材と、第１端子および第２端子と超音波接合部を介して接続されている少なくとも１つの第２接続部材と、リードフレームの一部、半導体素子、少なくとも１つの第１接続部材、および少なくとも１つの第２接続部材を封止する封止体とを備える。少なくとも１つの第１接続部材を構成する材料の電気伝導率は、少なくとも１つの第２接続部材を構成する材料の電気伝導率と比べて低い。

本発明によれば、上述した従来の方法により製造される場合と比べて、リードフレームに実装された半導体素子とリードフレームの端子とのボンディングの作業性および接合性が向上されている半導体装置およびその製造方法を提供することができる。

実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の第１接続部材を示す断面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の工程（Ｓ１０）でのフレーム部材を示す斜視図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の工程（Ｓ２０）でのフレーム部材を示す斜視図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の工程（Ｓ３０）でのフレーム部材を示す斜視図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の工程（Ｓ３０）でのフレーム部材を示す斜視図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の変形例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の変形例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の他の変形例を示す斜視図である。 実施の形態２に係る半導体装置の製造方法において、工程（Ｓ３０）でのフレーム部材を示す斜視図である。 実施の形態３に係る半導体装置を示す斜視図である。 実施の形態３に係る半導体装置の第１接続部材を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の第１接続部材の変形例を示す断面図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す斜視図である。

実施の形態１．
＜半導体装置＞
図１および図２に示されるように、実施の形態１に係る半導体装置１００は、リードフレーム１と、少なくとも１つ（例えば２以上）の半導体素子２と、少なくとも１つ（例えば２以上）の第２接続部材としてのワイヤ３と、少なくとも１つ（例えば２以上）の第１接続部材としての絶縁体ブロック４と、封止体７とを主に備える。なお、説明の便宜上、リードフレーム１に対しワイヤ３が配置されている側を上側、その反対側を下側とよぶ。

リードフレーム１は、少なくとも１つ（例えば２以上）の第１端子１ａと、少なくとも１つ（例えば２以上）の第２端子１ｂとを含む。第１端子１ａおよび第２端子１ｂの各々は、封止体７の外部に配置されている部分を有している。第１端子１ａおよび第２端子１ｂは、封止体７の内部に配置されている部分を有している。半導体装置１００を平面視したときに、第１端子１ａは、第２端子１ｂと間隔を隔てて配置されている。

第１端子１ａは、例えば第１方向Ａに沿って延在している部分と、該部分と接続されており、かつ第１方向Ａと交差する第２方向Ｂに沿って延在している部分とを有している。第２方向Ｂは、図１および図２において紙面に垂直な方向である。上記平面視において、第１端子１ａの平面形状は例えばＬ字形状である。第１端子１ａの第１方向Ａに沿って延在している部分は、封止体７の外部に配置されている部分と、封止体７の内部に配置されている部分とを有している。第１端子１ａの第２方向Ｂに沿って延在している部分は、封止体７の内部に配置されている。

第２端子１ｂは、例えば第１方向Ａに沿って延在している部分を有している。第２端子１ｂの第１方向Ａに沿って延在している部分は、封止体７の外部に配置されている部分と、封止体７の内部に配置されている部分とを有している。

第１端子１ａの第１方向Ａに沿って延在している部分は、第２端子１ｂの第１方向Ａに沿って延在している部分と、第２方向Ｂにおいて間隔を隔てて配置されている。第１端子１ａの第２方向Ｂに沿って延在している部分は、第２端子１ｂの第１方向Ａに沿って延在している部分と、第２方向Ｂにおいて間隔を隔てて配置されている。

封止体７の外部に配置されている第１端子１ａの一端と封止体７の内部に配置されている第１端子１ａの他端との間の距離は、例えば封止体７の外部に配置されている第２端子１ｂの一端と封止体７の内部に配置されている第２端子１ｂの他端との間の距離よりも長い。言い換えると、第１端子１ａの第１方向Ａに沿って延在する部分の第１方向Ａの長さと第１端子１ａの第２方向Ｂに沿って延在する部分の第２方向Ｂの長さとの和（以下第１端子１ａの延長距離という）は、第２端子１ｂの第１方向Ａに沿って延在する部分の第１方向Ａの長さよりも長い。なお、第２端子１ｂは、第１方向Ａに沿って延在している部分の他に、該部分に接続されており、かつ第２方向Ｂに沿って延在している部分をさらに有していてもよい。この場合、第２端子１ｂの上記延長距離は、第２端子１ｂの第１方向Ａに沿って延在する部分の第１方向Ａの長さと第２端子１ｂの第２方向Ｂに沿って延在する部分の第２方向Ｂの長さとの和（以下第２端子１ｂの延長距離という）よりも長い。

リードフレーム１を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、例えば銅（Ｃｕ）およびニッケル（Ｎｉ）の少なくともいずれかを含む。

半導体素子２は、例えば第１端子１ａ上に実装されている。半導体素子２は、任意の構成を有していればよい。半導体素子２の下面は、接合部材８を介して第１端子１ａの上面と接合されている。該接合部材を構成する材料は、第１端子１ａと半導体素子２とを接合可能な任意の材料であればよいが、例えばはんだである。半導体素子２の上面には図示しない電極が形成されており、該電極にはワイヤ３の一端が接合されている。

ワイヤ３は、第１端子１ａ上に実装された半導体素子２と第２端子１ｂとを電気的に接続している。ワイヤ３は、半導体素子２および接合部材８とともに、第１端子１ａと第２端子１ｂとの間を機械的に接続している。ワイヤ３は、半導体素子２の上面に形成されている電極と超音波接合されている一端と、第２端子１ｂと超音波接合されている他端とを有している。さらに、他のワイヤ３は、例えば半導体素子２と、該半導体素子２が実装されている第１端子１ａとは異なる他の第１端子１ａとを電気的に接続している。また、半導体装置１００は、半導体素子２間を電気的に接続しているワイヤをさらに備えていてもよい。ワイヤ３を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、例えば金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）を含む。

絶縁体ブロック４は、第１端子１ａと第２端子１ｂとを機械的に接続している。絶縁体ブロック４は、例えば第１端子１ａの上記第２方向Ｂに沿って延在する部分と、第２端子１ｂとの間を接続している。

絶縁体ブロック４を構成する材料の電気伝導率は、ワイヤ３を構成する材料の電気伝導率と比べて低い。絶縁体ブロック４の電気抵抗値は、ワイヤ３の電気抵抗値よりも高い。絶縁体ブロック４は、絶縁体ブロック４の有無が半導体装置１００の動作に影響を及ぼさない程度の電気的絶縁性を有している。絶縁体ブロック４を構成する材料は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などのセラミックスまたはＦＲ−４等のガラスエポキシ樹脂を含む。特に、アルミナなどのセラミックスは、電気的絶縁性が高く、機械的に高強度であり、高い耐熱性を有しているため、絶縁体ブロック４を構成する材料に好適である。好ましくは、絶縁体ブロック４を構成する材料の剛性は、ワイヤ３を構成する材料の剛性と比べて高い。言い換えると、絶縁体ブロック４を構成する材料のヤング率は、ワイヤ３を構成する材料のヤング率と比べて高い。より好ましくは、絶縁体ブロック４を構成する材料のヤング率は、リードフレーム１を構成する材料のヤング率と同等、またはそれよりも高い。

図２に示されるように、絶縁体ブロック４の下面の一部は、第１端子１ａの上面と接合部材６ａを介して接合されている。絶縁体ブロック４の下面の他の一部は、第２端子１ｂの上面と接合部材６ｂを介して接合されている。接合部材６ａ，６ｂを構成する材料は、第１端子１ａまたは第２端子１ｂと絶縁体ブロック４とを接合可能な任意の材料であればよいが、例えばはんだまたはエポキシ樹脂を含む。好ましくは、接合部材６ａ，６ｂを構成する材料がエポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂を含む接合部材６ａ，６ｂは高い機械的強度を有しており、かつ２５０℃程度の高温に加熱されても第１端子１ａおよび第２端子１ｂと絶縁体ブロック４とを接合した状態を維持することができる。

図２に示されるように、絶縁体ブロック４の下面の上記一部には、例えば金属層５ａが形成されている。絶縁体ブロック４の下面の上記他の一部には、例えば金属層５ａと電気的に接続されていない金属層５ｂが形成されている。金属層５ａは、接合部材６ａを介して第１端子１ａと接合されている。金属層５ｂは、接合部材６ｂを介して第２端子１ｂと接合されている。金属層５を構成する材料は、接合部材６と接合され得る任意の材料であればよいが、例えばモリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つを含む。金属層５ａ，５ｂ間の距離は、金属層５ａ，５ｂ間で上記程度の電気的絶縁性を確保し得る距離である。

絶縁体ブロック４は、任意の構造を有していればよいが、例えば直方体である。上記平面視において、絶縁体ブロック４は、第１端子１ａまたは第２端子１ｂと重なるように配置されている短辺を有している。さらに、絶縁体ブロック４は、該短辺よりも長く、第１端子１ａと重なるように配置されている部分、貫通溝１ｅと重なるように配置されている部分、および第２端子１ｂと重なるように配置されている部分を有する長辺を有している。絶縁体ブロック４の上記長辺は、例えば第１方向Ａに沿って延在している。好ましくは、絶縁体ブロック４の上記長辺が延在する方向は、該絶縁体ブロック４が接続している第１端子１ａと第２端子１ｂとの間に接続されたワイヤ３の延在する方向に沿っている。ここで、ある方向に沿っているとは、当該方向に対し１０度以下の角度を成している状態を指している。

絶縁体ブロック４の寸法は、後述する工程（Ｓ３０）でのワイヤボンディング時に第１端子１ａおよび第２端子１ｂに供給される振動エネルギーおよび絶縁体ブロック４を構成する材料等に応じて設定され得る。

上記平面視において、１つの絶縁体ブロック４の面積は、例えばフレーム部材１０において後述する半導体装置の製造方法に使用される１つのクランパ１２（図６参照）と接触する部分の面積（１つのクランパ１２（図６参照）においてフレーム部材１０と接触する部分の面積）と、上記平面視したときにフレーム部材１０において該フレーム部材１０に接触したクランパ１２のアーム部と重なる領域の面積（フレーム部材１０に接触したクランパ１２のアーム部のリードフレーム１の上面上への投影面積）との合計よりも小さい。

絶縁体ブロック４は、例えば第１端子１ａと第２端子１ｂとを最短距離で接続している。言い換えると、絶縁体ブロック４は、第１端子１ａと第２端子１ｂとの間の距離が最短となっている部分に配置されている。絶縁体ブロック４は、例えば貫通溝１ｅにおいて第１端子１ａと第２端子１ｂとの間の間隔が最も狭い領域上に配置されている。

絶縁体ブロック４は、例えば第１端子１ａ間を接続していてもよい。絶縁体ブロック４は、例えば第１端子１ａと第２端子１ｂとを接続しているとともに、第１端子１ａ間を接続していてもよい。例えば、上記平面視において、絶縁体ブロック４の上記長辺は、１つの第１端子１ａと重なるように配置されている部分、貫通溝１ｅと重なるように配置されている部分、他の第１端子１ａと重なるように配置されている部分、貫通溝１ｅと重なるように配置されている部分、および第２端子１ｂと重なるように配置されている部分を有していてもよい。

封止体７は、リードフレーム１の第１端子１ａおよび第２端子１ｂの各一部、半導体素子２、ワイヤ３、絶縁体ブロック４、金属層５ａ，５ｂおよび接合部材６ａ，６ｂを封止している。封止体７を構成する材料は、任意のモールド樹脂であればよく、例えばエポキシ樹脂である。

＜半導体装置の製造方法＞
図３〜図７に示されるように、実施の形態１に係る半導体装置１００の製造方法は、第３端子１ｃおよび第４端子１ｄを含むフレーム部材１０を準備する工程（Ｓ１０）と、第３端子１ｃと第４端子１ｄとを絶縁体ブロック４により機械的に接続する工程（Ｓ２０）と、第３端子１ｃと第４端子１ｄとをワイヤ３により電気的に接続する工程（Ｓ３０）とを備える。

はじめに、図４に示されるように、フレーム部材１０が準備される（工程（Ｓ１０））。フレーム部材１０は、平面視において、少なくとも一部が間隔を隔てて配置されている第３端子１ｃおよび第４端子１ｄを含む。第３端子１ｃは、第１端子１ａとなるべき領域を有している。第４端子１ｄは、第２端子１ｂとなるべき領域を有している。

具体的には、上記平面視において、フレーム部材１０の内側に位置する領域には、一方の面（上面）から他方の面（下面）まで達する少なくとも１つの貫通溝１ｅが形成されている。貫通溝１ｅは、第３端子１ｃおよび第４端子１ｄを区画している。貫通溝１ｅは、第３端子１ｃ間、第４端子１ｄ間、および第３端子１ｃと第４端子１ｄとの間を隔てている。貫通溝１ｅは、第１方向Ａにおける幅が第２方向Ｂにおける幅よりも長い領域と、該領域と連通しており、かつ第１方向Ａにおける幅が第２方向Ｂにおける幅よりも短い領域とを有している。第１方向Ａにおける幅が第２方向Ｂにおける幅よりも長い領域は、第４端子１ｄ間、および第３端子１ｃの上記第１方向Ａに沿って延在する部分と第４端子１ｄとの間を隔てている。第１方向Ａにおける幅が第２方向Ｂにおける幅よりも短い領域は、第３端子１ｃの上記第２方向Ｂに沿って延在する部分と第４端子１ｄとの間を隔てている。このようなフレーム部材１０は、例えば金属条材が打ち抜き加工されることにより準備される。第３端子１ｃには、例えば半導体素子２が実装されていない。

次に、図５に示されるように、第３端子１ｃおよび第４端子１ｄにおいて間隔を隔てて配置されている部分間が絶縁体ブロック４により接続される（工程（Ｓ２０））。

まず、本工程（Ｓ２０）では、絶縁体ブロック４が準備される。絶縁体ブロック４の寸法は、配置されるべき第３端子１ｃと第４端子１ｄとの間の距離に応じて、予め設定されている。絶縁体ブロック４には、例えば図２に示されるような金属層５ａ，５ｂが予め形成されている。金属層５ａ，５ｂは、任意の方法により形成され得るが、例えば絶縁体ブロック４上にＭｏＭｎ粉末またはＡｇＰｔ粉末を含むガラスペーストを塗布した後、焼成させることにより、形成され得る。また、金属層５ａ，５ｂは、絶縁体ブロック４上にＣｕ箔を貼り付けた後、ＮｉメッキまたはＮｉＡｕメッキを施すことにより形成され得る。

次に、本工程（Ｓ２０）では、半導体素子２および絶縁体ブロック４が、フレーム部材１０に同時に接合される。半導体素子２および絶縁体ブロック４は、例えば第３端子１ｃおよび第４端子１ｄにはんだからなる接合部材６ａ，６ｂ（図１および図２参照）を介して接合される。これにより、第３端子１ｃの第１方向Ａに沿って延在している部分と第４端子１ｄとは、絶縁体ブロック４を介して機械的に接続される。

次に、第３端子１ｃと第４端子１ｄとがワイヤ３により電気的に接続される（工程（Ｓ３０））。本工程（Ｓ３０）では、ワイヤ３およびフレーム部材１０においてワイヤ３が接合される部分は、ボンディングツールによって下方に押圧されるとともに、超音波領域の振動エネルギーが付与され、いわゆる超音波振動する。

まず、フレーム部材１０がボンディング冶具１１上に載置される。次に、図６に示されるように、少なくとも１つのクランパ１２が、フレーム部材１０においてワイヤ３が接合されない領域の一部を、ボンディング冶具１１に向けて押圧する。これにより、フレーム部材１０は、部分的に、ボンディング冶具１１とクランパ１２との間に挟持される。本工程（Ｓ３０）で用いられるクランパ１２の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。クランパ１２が複数用いられる場合、各クランパ１２は、例えば上記平面視においてワイヤ３が接合される部分を挟むように配置される。

本工程（Ｓ３０）では、例えば１つの絶縁体ブロック４を介して接続されている第３端子１ｃおよび第４端子１ｄの一方のみが、クランパ１２により押圧されてもよい。また、本工程（Ｓ３０）では、例えば複数の絶縁体ブロック４を介して接続されている第３端子１ｃおよび第４端子１ｄの一群のうちの１つのみが、クランパ１２により押圧されてもよい。

次に、図７に示されるように、フレーム部材１０の一部がボンディング冶具１１とクランパ１２により挟持された状態で、第３端子１ｃと第４端子１ｄとがワイヤ３により電気的に接続される。ワイヤ３の一端は第３端子１ｃに実装された半導体素子２と接合され、ワイヤ３の他端は第４端子１ｄと接合される。さらに本工程（Ｓ３０）では、第３端子１ｃ間を接続するワイヤおよび第４端子１ｄ間を接続するワイヤの少なくともいずれかが形成されてもよい。

次に、フレーム部材１０の一部を封止する封止体７（図１参照）が形成される（工程（Ｓ４０））。封止体７は、第３端子１ｃおよび第４端子１ｄの各一部、絶縁体ブロック４、ならびにワイヤ３を封止する。封止体７は、任意の方法により形成され得る。

次に、フレーム部材１０がリードフレーム１（図１参照）に加工される（工程（Ｓ５０））。具体的には、第３端子１ｃおよび第４端子１ｄのそれぞれについて、封止体７の外部に配置されている各露出部分のうちの一部が切断される。第３端子１ｃおよび第４端子１ｄの各切断箇所は、第３端子１ｃおよび第４端子１ｄにおいて第１方向Ａに沿って延在しており、かつ貫通溝１ｅに面している部分である。

これにより、一体として構成されていたフレーム部材１０の第３端子１ｃおよび第４端子１ｄが、互いに分離された第１端子１ａおよび第２端子１ｂに加工される。このようにして、図１および図２に示される半導体装置１００が得られる。

＜作用効果＞
半導体装置１００は、第１端子１ａおよび第２端子１ｂを含むリードフレーム１と、第１端子１ａおよび第２端子１ｂの少なくともいずれかに実装されている半導体素子２と、第１端子１ａと第２端子１ｂとを接続している少なくとも１つの絶縁体ブロック４と、第１端子１ａおよび第２端子１ｂと超音波接合部を介して接続されている少なくとも１つのワイヤ３とを備える。少なくとも１つの絶縁体ブロック４を構成する材料の電気伝導率は、少なくとも１つのワイヤ３を構成する材料の電気伝導率と比べて低い。

このような半導体装置１００は、上記の半導体装置の製造方法により製造され得る。該製造方法は、平面視において、少なくとも一部が間隔を隔てて配置されている第３端子１ｃおよび第４端子１ｄを含むフレーム部材を準備する工程（Ｓ１０）と、第３端子１ｃおよび第４端子１ｄにおいて間隔を隔てて配置されている一部間を少なくとも１つの絶縁体ブロック４で接続する工程（Ｓ２０）と、少なくとも１つの絶縁体ブロック４で接続する工程（Ｓ２０）の後に、第３端子１ｃと第４端子１ｄとを少なくとも１つのワイヤ３で接続する工程（Ｓ３０）と、第３端子１ｃおよび第４端子１ｄの各一部、少なくとも１つの絶縁体ブロック４、ならびに少なくとも１つのワイヤ３を封止する封止体７を形成する工程（Ｓ４０）と、封止体７の外部に配置された第３端子１ｃおよび第４端子１ｄの各一部を切断して第１端子１ａおよび第２端子１ｂを形成する工程（Ｓ５０）とを備える。

上記半導体装置の製造方法において、ワイヤ３で接続する工程（Ｓ３０）では、絶縁体ブロック４により接続されている第３端子１ｃおよび第４端子１ｄの少なくとも一方が第１冶具としてのボンディング冶具１１と第２冶具としてのクランパ１２との間に挟持された状態で、第３端子１ｃと第４端子１ｄとをワイヤ３で接続する。

このようにすれば、ワイヤ３によって接続されている第１端子１ａと第２端子１ｂとが、ワイヤ３と異なる部材である絶縁体ブロック４を介して接続されているため、上記半導体装置の製造方法のように、予め絶縁体ブロック４を介して接続されている第１端子１ａと第２端子１ｂとの間にワイヤ３が形成され得る。その結果、上記半導体装置の製造方法の工程（Ｓ３０）では、絶縁体ブロック４を介して接続されていない端子間の一方のみをフレーム押えによって押圧してワイヤボンディングする従来の半導体装置の製造方法と比べて、第１端子１ａおよび第２端子１ｂの振動が絶縁体ブロック４によって十分に抑制され得る。そのため、半導体装置１００によれば、絶縁体ブロック４を備えておらず、ワイヤボンディングされる２つの端子のうちの一方の端子のみをフレーム押えとボンディング冶具とで挟持する従来の上記半導体装置と比べて、ワイヤ３の接合性が高められている。

なお、ワイヤボンディングに際しフレーム押えを用いる従来の上記半導体装置において、ワイヤの接合性を高めるには、フレーム押さえにより押圧されている一方の端子以外の他方の端子（例えばアイランド）を、クランパにより押圧する方法または真空吸着する方法が考えられる。

しかし、上記１つ目の押圧方法では、図１４に示されるように、端子数が多い場合には、各端子を押圧するために多数のクランパが必要となる。ボンディングツールを多数のクランパと干渉しないように駆動することは、ボンディングの作業性を低下させる。

さらに、このような多数のクランパを、各端子においてボンディングされない領域に接触させるとともに、ボンディングツールおよび他のクランパと干渉しないように適切に配置することも、ボンディングの作業性を低下させる。また、上記のようなクランパを一体物として準備する場合には、該クランパの構造は複雑となる。そのため、ボンディングツールを当該クランパと干渉しないように駆動することは、ボンディングの作業性を低下させる。さらに、当該クランパを半導体装置の構成に応じて準備することは、半導体装置の製造コストの増加を引き起こす。

また、上記２つ目の吸着方法では、フレーム押さえにより押圧されていない他方の端子の各々に対し吸着口を適切に配置する必要があるため、このような吸着口が設けられたボンディング冶具を半導体装置の構成に応じて準備することは、半導体装置の製造コストの増加を引き起こす。

これに対し、半導体装置１００では、絶縁体ブロック４により接続された第１端子１ａおよび第２端子１ｂのいずれか一方を押圧または吸着することにより、第１端子１ａおよび第２端子１ｂの振動が抑制され得る。そのため、半導体装置１００では、上記１つ目の方法と比べて少ない数のクランパにより、ワイヤ３の接合性が高められている。その結果、半導体装置１００の製造方法は、上記１つ目の方法と比べて作業性が高い。さらに、半導体装置１００の製造方法では、上記２つ目の方法のように半導体装置の構成に応じた吸着口を有するボンディング冶具が必要とされないため、上記２つ目の方法と比べて製造コストが低減されている。

上記半導体装置１００において、絶縁体ブロック４を構成する材料の剛性は、ワイヤ３を構成する材料の剛性と比べて高い。

このようにすれば、絶縁体ブロック４によって、半導体装置の製造方法の上記工程（Ｓ３０）において第１端子１ａおよび第２端子１ｂの振動をより効果的に抑制することができる。

上記半導体装置１００において、絶縁体ブロック４は、第１端子１ａと第２端子１ｂとを最短距離で接続している。

このような絶縁体ブロック４の寸法は、このように構成されていない絶縁体ブロック４の寸法と比べて、小さい。そのため、当該半導体装置１００において絶縁体ブロック４が占める領域は、上記のように構成されていない絶縁体ブロック４を備える半導体装置１００と比べて、小さい。その結果、当該半導体装置１００は、上記のように構成されていない絶縁体ブロック４を備える半導体装置１００と比べて、小型化され得る。

上記半導体装置１００によれば、従来の半導体装置において上記１つ目の方法を採用した場合と比べて、必要とされるクランパの数が少ないため、フレーム部材１０において該クランパの押圧されるための領域を狭小化され得る。さらに、上記半導体装置１００では、上記平面視において、１つの絶縁体ブロック４の面積が、フレーム部材１０において１つのクランパ１２と接触する部分の面積（１つのクランパ１２においてフレーム部材１０と接触する部分の面積）と、上記平面視したときにフレーム部材１０において該フレーム部材１０に接触したクランパ１２のアーム部と重なる領域の面積（フレーム部材１０に接触したクランパ１２のアーム部のリードフレーム１の上面上への投影面積）との合計よりも小さい。そのため、上記半導体装置１００では、上記１つ目の方法を採用した場合と比べて、クランパが削減された分だけ小型化され得る。

上記半導体装置１００において、第２接続部材はワイヤ３である。つまり、半導体装置１００は、第１端子１ａと第２端子１ｂとがワイヤ３によって電気的に接続されている。この場合、半導体装置の製造方法の上記工程（Ｓ３０）において実施されるワイヤボンディングでは、従来の上記半導体装置の製造方法と比べてクランパまたは吸着孔の数を減らしながらも、高い接合性が実現され得る。

＜変形例＞
上記半導体装置の製造方法の上記工程（Ｓ３０）ではクランパ１２が用いられているが、これに限られるものではない。上記工程（Ｓ３０）では、クランパ１２が用いられなくてもよい。図８および図９は、上記工程（Ｓ３０）の変形例を説明するための斜視図である。図８および図９に示されるように、上記工程（Ｓ３０）において使用されるボンディング冶具１１は、フレーム部材１０を真空吸着可能に設けられていてもよい。例えば、ボンディング冶具１１のフレーム部材１０の搭載面には、複数の吸着口１３がフレーム部材１０と重なる位置に形成されている。吸着口１３は、例えば上記平面視においてワイヤ３が接合される部分を挟むように配置される。該吸着口１３は、ボンディング冶具１１の上記搭載面以外の面に配置されている排気部１４と連通している。排気部１４に図示しない排気装置が接続され、かつ該排気装置が駆動されることにより、フレーム部材１０がボンディング冶具１１に吸着される。

なお、ワイヤボンディングに際しフレーム部材を真空吸着させる冶具を用いる従来の上記半導体装置において、ワイヤの接合性を高めるには、真空吸着されている一方の端子以外の他方の端子を、真空吸着する方法が考えられる。しかし、このような方法は、上記２つ目の方法と同様の課題を抱えている。

これに対し、上記半導体装置では、絶縁体ブロック４により接続された第１端子１ａおよび第２端子１ｂの剛性が、上記工程（Ｓ３０）でのワイヤボンディングの作業性および接合性を向上し得る程度に、高められている。そのため、上記半導体装置によれば、クランプを用いてこれらの少なくともいずれかを挟持することなく、真空吸着のみにより第１端子１ａおよび第２端子１ｂの振動が抑制され得る。そのため、上記半導体装置では、上記工程（Ｓ３０）においてフレーム部材１０が真空吸着により保持される場合にも、フレーム部材が真空吸着により保持される従来の上記半導体装置と比べて、ワイヤ３の接合性が高い。

なお、図８および図９に示されるように、上記工程（Ｓ３０）においてフレーム部材１０が真空吸着により保持される場合には、ボンディング冶具１１のフレーム部材１０を搭載する面は、弾性部材１５が配置されているのが好ましい。弾性部材１５を構成する材料は、弾性を有する任意の材料であればよいが、例えばゴムである。

フレーム部材１０の第３端子１ｃまたは第４端子１ｄには、これらを打ち抜き加工により形成する際に印加される力により、または運搬中に受ける衝撃等により、反りが生じる場合がある。この場合、ボンディング冶具１１とフレーム部材１０との間に隙間が生じ、当該隙間から吸気が漏れ、フレーム部材１０を十分に吸着できなくなる問題がある。

これに対し、ボンディング冶具１１の上記搭載面に弾性部材１５が配置されていることにより、フレーム部材１０の第３端子１ｃまたは第４端子１ｄに反りが生じている場合にも、弾性部材１５の上面は当該反りにより形成されるフレーム部材１０の下面の凹凸に応じて変形し得る。この場合、フレーム部材１０に反りが生じている場合にも、ボンディング冶具１１とフレーム部材１０との間に隙間が生じることが抑制されているため、ワイヤボンディングの高い作業性および高い接合性が実現され得る。

上記半導体装置１００では、絶縁体ブロック４の数は、例えばクランパ１２または吸着口１３の数と負の相関関係にある。図１０に示されるように、絶縁体ブロック４の数を図６に示される数よりも減らしてもよい。例えば、絶縁体ブロック４は、クランパ１２で押圧し得るほどの寸法を有していない第１端子１ａまたは第２端子１ｂと、他の第１端子１ａまたは第２端子１ｂとの間にのみ、配置されていてもよい。また、絶縁体ブロック４の数を図６に示される数よりも増やしてもよい。

上記半導体装置１００は、第２接続部材としてワイヤ３を備えているが、これに限られるものではない。第２接続部材は、超音波領域の振動エネルギーが付与されることにより第１端子１ａおよび第２端子１ｂと接続される部材であればよく、例えばリボンなどであってもよい。

実施の形態２．
図１１に示されるように、実施の形態２に係る半導体装置は、基本的に実施の形態１に係る半導体装置１００と同様の構成を備えているが、絶縁体ブロック４がワイヤ３の延在方向に交差する方向から視て、ワイヤ３と重なるように配置されている点で異なる。

ここで、ワイヤ３の延在方向に交差する方向とは、半導体装置の製造方法での上記工程（Ｓ４０）において、封止体７となるべき流動性材料によってワイヤ３が変形し得る方向である。具体的には、上記工程（Ｓ４０）では、まずフレーム部材１０に対し封止体７が形成されるべき領域に封止体７となるべき流動性材料が供給される。このとき、粘性を有する該流動性材料は、ワイヤ３の周囲を流動する際に、ワイヤ３を押圧して変形させることがある。ワイヤ３は、その延在方向に交差する方向に変形され易い。ワイヤ３が変形し得る方向は、使用される金型の構成等、上記工程（Ｓ４０）の条件に応じて変化し得る。図１１において、点線で示される線状部９は、ワイヤ３が変形されたときの状態例を示している。

ワイヤ３の延在方向に交差する方向には、リードフレーム１の上面に沿うとともにワイヤ３の延在方向に交差する方向（例えば上記第２方向Ｂ）が含まれる。上記流動性材料がワイヤ３の周囲を当該方向に沿って流動する場合、絶縁体ブロック４は、当該方向から視てワイヤ３と重なるように配置されていればよい。この場合には、絶縁体ブロック４は、例えばリードフレーム１を側面視したときにワイヤ３と重なるように配置されていればよい。言い換えると、絶縁体ブロック４のリードフレーム１の上面に対する高さは、ワイヤ３のリードフレーム１の上面に対する高さ以上である。

このようにすれば、複数のワイヤ３を備える半導体装置において、あるワイヤ３が変形し得る方向に他のワイヤ３が配置されている場合、１つのワイヤ３の変形に伴い２つのワイヤ３が接触することが、絶縁体ブロック４によって防止され得る。そのため、該半導体装置の歩留りは、絶縁体ブロック４を備えていない従来の半導体装置の歩留りと比べて、ワイヤ３の接合性が向上されていること、およびワイヤ３間の接触防止が図られていることにより、高い。また、１つのワイヤ３が変形されたときにも、絶縁体ブロック４によって、２つのワイヤ３間のクリアランスは確保され得る。そのため、該半導体装置の信頼性は、絶縁体ブロック４を備えていない従来の半導体装置の信頼性と比べて、ワイヤ３の接合性が向上されていること、およびワイヤ３間のクリアランスが確保されていることにより、高い。

また、ワイヤ３の延在方向に交差する方向には、リードフレーム１の上面に垂直な方向であってワイヤ３の延在方向に交差する方向が含まれる。上記流動性材料がワイヤ３の周囲を当該方向に沿って流動する場合、絶縁体ブロック４は、当該方向から視てワイヤ３と重なるように配置されていればよい。この場合には、絶縁体ブロック４は、例えばリードフレーム１を平面視したときにワイヤ３と重なるように配置されていればよい。

このようにすれば、あるワイヤ３が変形し得る方向に当該ワイヤ３と接続されるべきではないリードフレーム１のパターン（例えば第１端子１ａ）が配置されている場合、ワイヤ３の変形に伴い、ワイヤ３が該パターンと接触することが、絶縁体ブロック４によって防止され得る。そのため、該半導体装置の歩留りは、絶縁体ブロック４を備えていない従来の半導体装置の歩留りと比べて、ワイヤ３の接合性が向上されていること、およびワイヤ３と該ワイヤ３と接続されるべきではないパターンとの接触防止が図られていることにより、高い。また、絶縁体ブロック４によって、ワイヤ３と上記パターン間のクリアランスは確保され得る。そのため、該半導体装置の信頼性は、絶縁体ブロック４を備えていない従来の半導体装置の信頼性と比べて、ワイヤ３の接合性が向上されていること、およびワイヤ３と上記パターン間のクリアランスが確保されていることにより、高い。このような絶縁体ブロック４の上記垂直な方向の幅は、ワイヤ３と上記パターンとの間の電気的絶縁性を確保し得る幅以上である。

ワイヤ３の変形のし易さは、ワイヤ３の構成に応じて異なる。リードフレーム１と接合されている一端および他端との間の長さ（以下、延伸距離という）が２０ｍｍ以上であるワイヤ３は、上記のような変形を受け易い。そのため、好ましくは、絶縁体ブロック４は、延伸距離が２０ｍｍ以上であるワイヤ３に対し、該ワイヤ３の延在方向に交差する方向から視て、該ワイヤ３と重なるように配置されている。

実施の形態３．
図１２および図１３に示されるように、実施の形態３に係る半導体装置は、基本的に実施の形態１に係る半導体装置１００と同様の構成を備えているが、絶縁体ブロック４において、リードフレーム１と向かい合う下面とは反対側に位置する上面上には、第２端子１ｂと接続されているパッド部５ｃが配置されている点で異なる。

パッド部５ｃは、絶縁体ブロック４の下面と上面とを接続している側面上に配置されている配線部５ｄを介して金属層５ｂと接続されている。パッド部５ｃおよび配線部５ｄを構成する材料の電気伝導率は、絶縁体ブロック４を構成する材料の電気伝導率と比べて高い。金属層５ｂ、パッド部５ｃおよび配線部５ｄを構成する材料は、例えば同一である。金属層５ｂ、パッド部５ｃおよび配線部５ｄは、例えば絶縁体ブロック４上に同時に形成されている。

ワイヤ３は、例えばパッド部５ｃと、第１端子１ａ上に実装された半導体素子２とを接続している。

実施の形態１に係る半導体装置１００は、パッド部５ｃが配置されていない絶縁体ブロック４を備えている。そのため、該半導体装置１００では、ワイヤ３が接続され得る領域は、絶縁体ブロック４により制限されている。その結果、第１端子１ａおよび第２端子１ｂの寸法は、リードフレーム１上においてワイヤ３が接続され得る領域を確保する観点で、制限される。

これに対し、実施の形態３に係る半導体装置は、パッド部５ｃが配置されている絶縁体ブロック４を備えている。そのため、実施の形態３に係る半導体装置では、ワイヤ３がパッド部５ｃに接続され得るため、第１端子１ａおよび第２端子１ｂの寸法は、リードフレーム１上においてワイヤ３が接続され得る領域を確保する観点で制限されず、十分に小型化され得る。

（変形例）
図１３に示されるパッド部５ｃは、絶縁体ブロック４の側面に配置された配線部５ｄを介して、絶縁体ブロック４の下面に配置された金属層５ｂと接続されているが、これに限られるものではない。

図１４に示されるように、絶縁体ブロック４には、その下面において金属層５ｂが配置されている領域から、その上面においてパッド部５ｃが配置されている領域に達するスルーホール４ｃが形成されていてもよい。配線部５ｄは、スルーホール４ｃ内に配置されていてもよい。配線部５ｄは、金属層５ｂとパッド部５ｃとを接続している。

このようにしても、実施の形態３に係る半導体装置と同様の効果を奏することができる。さらに、図１４に示させる絶縁体ブロック４は、図１３に示させる絶縁体ブロック４と比べて、簡易な製造工程により準備され得る。さらに、図１３，１４に示される絶縁体ブロック４は、ワイヤ３をパッド部５ｃ上に積み上げることができる。そのため、当該絶縁体ブロック４を備える半導体装置は、図１に示されるようにワイヤ３が絶縁体ブロック４と横並びに配置される実施の形態１に係る半導体装置１００のようにリードフレーム１上にワイヤ３が接続される領域を確保する必要がないため、十分に小型化され得る。

また、本発明を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

１ リードフレーム、１ａ 第１端子、１ｂ 第２端子、１ｃ 第３端子、１ｄ 第４端子、１ｅ 貫通溝、２ 半導体素子、３ ワイヤ、４ 絶縁体ブロック、４ｃ スルーホール、５，５ａ，５ｂ 金属層、５ｃ パッド部、５ｃ パッド、５ｄ 配線部、６，６ａ，６ｂ 接合部材、７ 封止体、１０ フレーム部材、１１ ボンディング冶具、１２ クランパ、１３ 吸着口、１４ 排気部、１５ 弾性部材、１００ 半導体装置。

Claims (8)

1. 第１端子および第２端子を含むリードフレームと、
   前記第１端子および前記第２端子の少なくともいずれかに実装されている半導体素子と、
   前記第１端子と前記第２端子とを接続している少なくとも１つの第１接続部材と、
   前記第１端子および前記第２端子と超音波接合部を介して接続されている少なくとも１つの第２接続部材と、
   前記リードフレームの一部、前記半導体素子、前記少なくとも１つの第１接続部材、および前記少なくとも１つの第２接続部材を封止する封止体とを備え、
   前記少なくとも１つの第１接続部材を構成する材料の電気伝導率は、前記少なくとも１つの第２接続部材を構成する材料の電気伝導率と比べて低い、半導体装置。
2. 前記少なくとも１つの第１接続部材を構成する材料の剛性は、前記少なくとも１つの第２接続部材を構成する材料の剛性と比べて高い、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記少なくとも１つの第１接続部材は、前記第１端子と前記第２端子との間の距離が最短となっている部分に配置されている、請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記少なくとも１つの第２接続部材はワイヤである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記少なくとも１つの第１接続部材は、前記少なくとも１つの第２接続部材の延在方向に交差する方向から視て、前記少なくとも１つの第２接続部材と重なるように配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
6. 前記少なくとも１つの第１接続部材において、前記リードフレームと向かい合う面とは反対側に位置する面上には、前記第２端子と接続されているパッド部が配置されており、
   前記パッド部を構成する材料の電気伝導率は、前記少なくとも１つの第１接続部材を構成する材料の電気伝導率と比べて高く、
   前記少なくとも１つの第２接続部材は、前記パッド部と、前記第１端子とを接続している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 第１端子および第２端子を含むリードフレームを備える半導体装置の製造方法であって、
   平面視において、少なくとも一部が間隔を隔てて配置されている第３端子および第４端子を含むフレーム部材を準備する工程と、
   前記第３端子および前記第４端子において間隔を隔てて配置されている前記一部間を少なくとも１つの第１接続部材で接続する工程と、
   前記少なくとも１つの第１接続部材で接続する工程の後に、前記第３端子と前記第４端子とを少なくとも１つの第２接続部材で接続する工程と、
   前記第３端子および前記第４端子の各一部、前記少なくとも１つの第１接続部材、ならびに前記少なくとも１つの第２接続部材を封止する封止体を形成する工程と、
   前記封止体の外部に配置された前記第３端子および前記第４端子の各部分を切断して前記第１端子および前記第２端子を形成する工程とを備え、
   前記少なくとも１つの第１接続部材を構成する材料の電気伝導率は、前記少なくとも１つの第２接続部材を構成する材料の電気伝導率と比べて低い、半導体装置の製造方法。
8. 前記少なくとも１つの第２接続部材で接続する工程では、前記少なくとも１つの第１接続部材により接続されている前記第３端子および前記第４端子の少なくとも一方が第１冶具と第２冶具との間に挟持された状態で、前記第３端子と前記第４端子とを前記少なくとも１つの第２接続部材で接続する、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
   

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